道路工程土工合成材料

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道路工程土工合成材料范文第1篇

关键词：路基；防渗；不均匀沉降；土工合成材料

0 引言

土工合成材料是工业发展的产物，其出现已经有100多年的历史，但应用于土建工程则是30年代末才开始的。首先是将塑料薄膜作为防渗材料应用于水利工程。直到70年代末，随着无纺织物的推广，土工合成材料才以很快的速度发展起来，从而在岩土工程学科中形成一个重要的分支。80年代中期，土工合成材料才在我国的水利、铁路、公路、军工、港口、建筑、矿冶和电力等领域逐渐推广应用。1994年在新加坡召开的第五届国际土工合成材料学术会议上，正式确定这类材料的名称为“土工合成材料”（geosynthetics）。

道路路基是道路建设中的主体工程，其工程质量好坏直接决定整个工程的成败，在根本上决定着道路工程寿命的长短。本文阐述土工合成材料在路基工程中的应用。

1　概述

土工合成材料是岩土工程领域中一种建筑材料，原材料是高分子聚合物（polymer）。它们是由煤、石油、天然气或石灰石中提炼出来的化学物质制成，再进一步加工成纤维或合成材料片材，最后制成各种产品。制造土工合成材料的聚合物主要有聚乙烯（PE）、聚酯（PP）、聚酰胺（PER）、聚丙烯（PP）和聚氯乙烯（PVC）等。这些材料的耐久性都很好，能保持材料在正常使用环境下性能不变，目前在道路工程中已被广泛地应用于软土地基处理中。

2在路基中防渗排水的应用

在软土地区道路的路基中有很厚的高含水量土层，同时地下水位相对较高。由于完全清除路基中的软土层代价太大，现状路基中的含水量很大（高于液限），如何在这种现状下保证路基稳定对道路设计工作提出了很高的要求。

2.1排水设计

地下水对路基的破坏一般表现在以下几个方面：

首先，路基含水量可使路基无法有效压实，导致路基承载力不足，根本无法有效承托道路结构，工程质量无法保障。

其次，路基上部结构建成后，由于软土层含水量很大，由于毛细水作用地下水会越过地下水位向路面结构内上升，随着时间推移，会对路面结构造成破坏。

在软土路基中一般使用土工合成材料包裹粒料填筑作为道路路基的排水层，在路基中通层布置，用于填挖结合部排水时，土工复合排水材料应设置在地下水容易出现的部位，布置方向应与渗水方向垂直，且应和路基其他排水设施相接，使路基中的水横向排至路外。

土工合成材料应根据其埋设深度和承受荷载，选用相应的规格，在实际荷载作用下，土工合成材料排水截面最大压缩率应小于15%。

外包土工织物的带孔塑料管、波纹管、混凝土管、钢管等管件及透水软管的排水安全系数Fb见下式：Fb

注：Q-需要排出的水流量

QE-管件的排水能力，即能排出的水流量

土工复合排水材料不宜弯折，在出现弯折的情况下，应对弯折部分的通水能力进行折减，并验算接头、转角部位排水体的通水能力。

2.2防渗设计

在道路中央分隔带路基、路肩底部、迎水面边坡等位置需要设置防渗措施防止水分渗入路基。工程材料适用复合土工膜、防渗土工布等土工合成材料，其规格宜为织物质量/膜厚/织物质量=200g/（0.5～1mm）/200g；对路肩底部防渗，膜厚可采用0.3mm。

防渗隔离层一般工程土工膜厚度不应小于0.3mm，重要工程土工膜厚度不宜小于0.5mm。防渗隔离层上部、下部都应设置沙砾层，厚度均宜为10cm，垫层应级配良好，不得含有大粒径有棱角的尖锐石子，含泥量不得大于5%。

在路基防渗同时要预留排水出口，出口的设置应在路基内设横向、纵向排水管，保证排水坡度。

3在防止路基不均匀沉降中的应用

道路建设时，在路基填挖交界处、高填方路堤与陡坡路堤、软土地基路堤、软土地基不同处理方式交界处、路基与桥台构筑物结合处等　路段会出现不均匀沉降，这类病害轻则影响行车顺畅、舒适性，重则破坏道路结构、造成交通事故，对待这类病害，目前道路行业已大规模采用土工合成材料进行处理。

路基不均匀沉降处理的处置方案要根据道路等级、荷载条件、处置位置、地基条件以及路基沉降变形情况选择土工合成材料。同时应考虑地基处理方式、路基填料类型、路基强度与稳定性、排水系统、施工工艺以及工程造价等，确定合理的处置方案。

防治路基不均匀沉降宜采用整体性和耐久性好、强度高、变形少的双向或三向土工格栅、高强土工织物、土工格室等土工合成材料。需要减轻路基自重时，可采用EPS块等轻质材料。土工合成材料性能应满足下表要求。

防治路基不均匀沉降土工合成材料要求

材料 要求

土工格栅、高强土工织物 极限抗拉强度≥50KN/m，2%伸长率时的抗拉强度≥20KN/m

EPS块 密度在20～30kg/m3之间，抗压强度≥100kPa

土工格室 格室片极限抗拉强度≥20MPa，焊接处极限抗拉强度≥20KN/m，高度≥10cm。宜用于软弱地基顶部形成垫层

路基不均匀沉降形态受地形、地基、路基等多种因素影响，在方向上存在不确定性，因此，宜采用纵横向特性较为一致的土工合成材料，如双向土工格栅或三向土工格栅。

新建道路路基填挖交界处不均匀沉降防治，土工合成材料宜铺设在路床、路基底部。

当软弱地基上拓宽拼宽路基沉降较大时，可采用EPS块等轻质填料修筑路基，降低拓宽拼宽路基自重，减少地基压缩变形和沉降量。EPS轻质填料拓宽路堤横断面可采用直立挡板式或土包边两种结构形式。应用于受洪水影响地区时，应考虑水浮力对路基稳定性的影响。

采用土工合成材料防治软弱地基路堤不均匀沉降时，应根据地基地质条件、路堤高度等情况，与砂垫层预压法、排水固结法、复合地基等地基处理措施相结合，进行综合治理。

4　结语

土工合成材料作为一种成熟的路基处理材料已得到了行业的认可，但在实际工程应用中标准尚不统一，路基处治效果也各不相同。在未来工程中，随着人们对土工合成材料认识的加深，应用经验的丰富，土工合成材料必将在道路路基处理中发挥更充分的作用。

参考文献：

1、公路土工合成材料设计原理及工程应用 周志刚；郑健龙

道路工程土工合成材料范文第2篇

关键词：市政道路 施工 软土地基

中图分类号：U416.1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（a）-0-01

影响水土流失的因素来自自然与人为两个方面，前者如气象、地形、地面组成物质、植被等，后者如不合理的利用土地、滥垦、滥牧、破坏植被等。降水和风、尤其是暴雨和大风，是引。起土壤侵蚀的动力条件。地形是侵蚀的对象和侵蚀发生的场所，一般而言，山区侵蚀强，平原侵蚀弱；坡度越大，侵蚀越强；沟谷密度越大，侵蚀也越强。地面组成物质、植被和各种不合理的人为因素，通常都决定地表的抗侵蚀能力，这些地区把包括人为在内的各种诱发水土流失的因素集成到一起。

1 软弱地基

1.1 软土

软弱地基是指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层构成的地基。特殊土地基是指由湿陷性黄土、膨胀土或红黏土等构成的地基。软土是淤泥和淤泥质土的总称，它是在静水或非常缓慢的流水环境中沉积，经生物化学作用形成。软土的特性是天然含水量高、天然孔隙比大、抗剪强度低、压缩系数高、渗透系数小。在外荷载作用下地基承载力低、地基变形大，不均匀变形也大，且变形稳定历时较长，在比较深厚的软土层上。设计时宜利用其上覆较好的土层作为持力层；应考虑上部结构和地基的共同作用；对建筑体型、荷载情况、结构类型和地质条件等进行综合分析，再确定建筑和结构措施及地基处理方法。

1.2 冲填土

冲填土是指整治和疏浚江河航道时，用挖泥船通过泥浆泵将泥砂夹杂大量水分，吹到江河两岸形成的沉积土，南方地区称吹填土。以黏性土为主的冲填土，因吹到两岸的土中含大量水分且难以排出而呈流动状态，这类土是属于强度低和压缩性高的欠固结土。以砂性土或其他粗颗粒土所组成的冲填土，其性质基本上和粉细砂相类似，不属于软弱土范畴。冲填土是否需要处理和采用何种处理方法，取决于冲填土中颗粒组成、土层厚度、均匀性和排水固结条件。

1.3 杂填土

杂填土是指由人类活动而任意堆填的建筑垃圾、工业废料和生活垃圾。杂填土的成因很不规律、组成的物质杂乱、分布极不均匀、结构松散，因而强度低、压缩性高和均匀性差，一般还具有浸水湿陷性。即使在同一建筑场地的不同位置，其地基承载力和压缩性也有较大差异。对有机质含量较多的生活垃圾和对基础有侵蚀性的工业废料，未经处理不应作为持力层。

2 市政道路施工中软土路基施工存在的问题

填方路段应将路基范围内的树根全部挖除并将坑穴填平夯实。若坡脚附近地面横坡比较平缓时，可在坡脚处作土质护堤或干砌片石垛护堤，护堤最好用渗水性土填筑，但用于路堤相同的土填筑亦可。一般的土和石都可以用作路堤的填料，用卵石、碎石、砾石、粗砂等透水性良好的填料，只要分层填筑，分层压实，可不控制含水量；用黏性土等透水性不良的填料，应在接近最佳含水量情况下分层填筑与压实。习惯上常把淤泥、淤泥质土、软黏性土总称为软土，而把有机质含量很高的泥炭、泥炭质土总称为泥沼。泥沼比软土具有更大的压缩性，但它的渗透性强，受荷后能够迅速固结，工程处理比较容易。如果对软基处理不当，不仅增加工程量，耗资过高，拖延工期，甚至可能会造成工程失败。为了解决这个问题，人们在长期的建设实践中，积累了许多的经验，研究出许多的先进技术，塑料排水板法加固软基就是其中之一。所有运至工地的材料必须分类堆放，妥善保管，按有关标准进行质量检验；不合格材料不得用于工程。软基处治施工包括以下4个环节：（1）对地质资料，土工试验的详细检查，对设计图和实践经验的调查研究；（2）室内试验和现场试验；（3）施工现场监测和观测数据收集；（4）反复分析，验证设计，监测工程安全。因此，一些国家还按照地理区域或流域设立环保派出机构，使管理工作协调、统一、扎实有效。这些经验是值得认真借鉴的。

3 市政道路工程中软土地基的施工措施

（1）土工合成材料在铺设时，应将强度高的方向置于垂直于路堤轴线方向。土工合成材料之间的连接应牢固，在受力方向连接处的强度不得低于材料设计抗拉强度，且其叠合长度不应小于15 cm。土工合成材料技术、质量指标应满足设计要求。土工合成材料的存放经及铺设过程中应避免长时间暴露或暴晒。与土工合成材料直接接触的填料中严禁含强酸性、强碱性物质。（2）土工合成材料的铺设不允许有褶皱，应用人工拉紧，必要时可采用插针等措施固定土工合成材料于填土层表面。铺设土工合成材料的土层表面应平整，表面严禁有碎、块石等坚硬凸出物。在距土工合成材料层8 cm以内的路堤填料，其最大粒径不得大于6 cm。（3）土工合成材料摊铺以后应及时填筑填料，以避免其受到阳光过长时间的直接暴晒，一般情况下，间隔时间不应超过48 h。填料应分层摊铺、分层碾压，所选填料及其压实度应达到《道路路基设计规范》（JTGD30―2004）规定的要求。（4）铺设土工合成材料，应在路堤每边各留一定长度，回折覆裹在已压实的填筑层面上，折回外露部分应用土覆盖。（5）对于软土地基，采矿对地质-生态环境的影响严重而明显。不同类型的矿山企业的工艺特征和影响地质生态环境的技术强度不同，它们对地质生态环境的影响程度也有所差别。采矿过程形成的能量和物质的转移交换是影响矿山地质生态环境的主要因素，采矿对地质生态环境的影响表现在：土地资源的占用和破坏（露天采矿破坏土壤；废石堆、尾矿堆放占用土地；地面塌陷破坏土地）；水文地质环境的破坏（海水入侵；区域地下水位下降）；矿山废水对环境的污染，缝接强度应不低于土工合成材料的抗拉强度。从生态环境可持续发展视角看人的发展，应该在可持续发展中实现人的全面发展的多重目标。人的全面发展的目标是多重的，有经济的、政治的、文化的目标，也有自然的目标。

4 结语

软土地基有极大的危害性，它可造成构造物不同程度的破坏，严重者不但影响使用，甚至造成建筑物的彻底报废。质量监督是工程管理中的基本职能。加强指导与服务，促进市政道路不良地段的质量监督是新形势下应坚持的工程管理对策之一。长期的工程管理实践证明，对软基处理不当路的中心沉降过大引起涵管弯曲和路基路面横坡变小等问题将会使路基沉降过大，导致路堤失稳路面开裂。因此，从高标准、高质量的使用要求出发，合理、可行地处理好软土地基，已成为道路建设必不可少的一个环节。

道路工程土工合成材料范文第3篇

关键词：土工格室；道路工程；应用

1 土工格室材料定义及适用范围

1.1 材料定义

目前土工格室材料已经广泛应用于高速公路、铁路、建筑、等领域，主要功能：排水、反滤、加筋、隔离、约束和减载作用等。土工格室是由强化的HDPE片材料，经高强力焊接而形成的一种三维网状格室结构。

1.2 适用范围

土工格室在张开后呈网格状（如图1所示），充填土石或混凝土料，构成具有强大侧向限制和大刚

度的结构体，它可用来做为垫层，处理软弱地基增大地基的承载能力。

图1

目前土工格室材料已经广泛应用于道路、铁路、建筑、等领域，主要功能：排水、反滤、加筋、隔离、约束和减载作用等。在实际工程应用中，往往是一种功能起主导作用，而其它功能也相应地不同程度地起作用。在加固原理上它不仅能与土工格栅一样隔断剪切破裂面，同时它还能使加固层成为一个整体对处于其中的土体进行三维约束，提高了固层本身的强度和刚度。它既可用来做为垫层，对软弱地基进行处理，增大地基的承载能力，也可铺设在坡面上构成坡面防护结构，还可以用来建造支挡结构等。

2 土工格室特性

2.1 材料运输及运输

土工格室属于土工合成材料，生产后的成品具有易伸缩、运输体积小、运输方便、体积小易保存等特点。

2.2 材料力学性质及适用性

土工格室材质较轻、耐磨损，化学性能稳定、耐光氧老化、耐酸碱，适用于不同土壤与沙漠等土质条件。较高的侧向限制和防滑，防变形、有效的增强路基的承载能力和分散荷载作用。改变土工格室高度、焊距等几何尺寸可满足不同的工程需要。

2.3 材料施工特点

由于土工格室材料伸缩自如，联接方便、施工速度快，施工时张拉成网状，填入泥土、碎石、混凝土等松散物料，构成具有强大侧向限制和大刚度的结构体。

3 土工格室应用原理

3.1 土工格室施工基本原理

土工格室在道路工程使用中，不仅能延缓地基破坏的滑动，使土粒与格室成为一个刚度远大于地基的整体，较好分布施加在它上面的荷载，使地基受力较为均匀，从而提高地基承载力。

3.2 土工格室在桥梁台背应用原理

土工格室在桥梁台背是应用时，主要利用土工格室孔眼对土的锁定及加筋补强作用，加大土体的摩擦、锁定和阻抗作用，约束土体的侧向移动和沉降，有效地阻止土体的位移、沉降，提高其稳定性，从而减小因桥台混凝土与台后填料两种不同材料的变形差，而引起的桥头跳车及土体不均匀沉降现象。

4 对土工格室产生影响的相关因素

4.1 不同高度的土工格室对施工影响

土工格室的高度大小将直接影响承载能力不同，随着土工格室高度的提高，基底荷载被分配到更大范围的地基中，并且使单位面积上受到的压力减少，这也使得整体工作情况得到改善。但能过试验发现土工格室超过一定的高度时，加固能力将不再随着格室高度增加而增加。

4.2 土工格室网格尺寸大小对路基承载能力的影响

通过实验证明，土工格室网格尺寸减小时承载能力提高是因为整个体系的整体刚度得到了提高， 同时，随着网格尺寸的减小每个网格对其中单位体积土的约束也增大了。 所有这些土工格室的整体工作性得到提高，随着网格尺寸增大，约束作用减小，格室内的土体能自由溢出从而导致土表发生更大的隆胀，使地基承载能力下降。

4.3 土工格室埋置深度的影响

由试验得到土工格室层放置深度，随着埋置深度的增大，基础和土工格室层之间的土将被挤出，从而使基础发生更大沉陷，可以看出土工格室承载能力随埋置深度的增加而降低。

5 土工格室材料的选用

土工格室加固层材料的选择根据土工格室加固原理可知，土工格室本身强度增加能提高加固层的整体强度。同时，加固层作为一个整体，要求土工格室材料本身与土粒之间能有较大的摩擦系数。它能和土粒之间有较多的接触面。

因此，由强度较高的土工原材料做成的网格尺寸较小的土工格室应优先考虑。在选择填料时，应选择内摩擦角大#容易密实的材料”这样便于与格室形成一个整体从而提高加固层的整体工作性能。

6 施工流程

土工格室主要施工流程为：准备—钻眼（清理浮土）—对接插销（设锚固钢筋）—张拉摊铺—修理纵横坡—上料、碾压、整平—检查验收。

7 土工格室施工操作要点

7.1 整平下承层

下承层施工时，由机械整平人工配合，专人指挥，以免出错。

7.2 钻眼锚固施工

钻眼施工时应根据图纸， 计算各层的设计高度、长度、宽度，测出土工格室第一层高度，并进行钻眼放样。钻机合适的冲击旋转钻机，施工时利用冲击器的冲击力将钻头打入路基，形成深约100cm的孔眼，然后插入直径为20 钢筋，对好插销，进行锚固。每个插销可设2个孔，2个孔眼必须对称， 以便于锚固。

7.3 张拉土工格室

张拉土工格室且设立锚固钢筋。张拉前应插入锚固钢筋，并用锚固钢筋锁紧固定土工格室，使其全面铺开。连接土工格室四周采用钢钎或锚固钢筋，然后调整使插销对眼，与张拉可同时进行。

7.4 土工格室对接插销

纵横向相临土工格室板块采用合页式插销整体连接，其连接件为专利产品。

7.5 土工格室摊铺碾压

摊铺各层土工格室完毕后应当在其孔眼内填塞砂、石料，以达到锁定及加筋补强作用。首先对铺筑地面进行平整，并形成纵横向坡度。填筑时，每层必须分层填筑，每层需铺厚度不大于30 cm ，但不宜小于20cm。与路基填料结合处应挖土质台阶，不能用大型压路机碾压，应采用小型手推振动夯、手推振动压路机或重型蛙式打夯机，以确保填料的压实度。

7.6 材料的选择

根据土工格室加固原理可知， 格室本身强度增加能提高加固层的整体强度。同时加固层作为一个整体， 要求土工格室材料本身与土粒之间能有较大的摩擦系数，能和土粒之间有较多的接触面。因此由强度较高的土工原材料做成的网格尺寸较小的土工格室应优先考虑，在选择填料时，应选择内摩擦角大容易密实的材料，这样便于与格室形成一个整体从而提高加固层的整体工作性能。

8 土工格室质量标准

整个土工格室锚固固定后，必须逐环逐道检查，以牢固、结实为主，检查内容有锚固插销是否结实，有无裂纹，外观有无破损、变化及污染。

土工格室铺设时，下承层十分重要，是决定土工合成材料应用是否能达到设计要求的基本条件，故应在平整的下承层上按设计要求铺设，再固定土工格室材料，土工格室应按设计要求张拉，无皱折，紧贴下承层的锚固端施工要符合设计要求。

9 土工格室应用效果及应用前景

由于土工格室能增加加固层的整体性能且能隔断剪切破坏时的滑动面，使地基承载能力得到极大提高。试验表明，土基上条形基础的压力，沉降近似表现为直线，当沉降约为基础宽度的50%时，能承受荷载约为未加固土基极限承载力的8倍。

土工格室原材料可以采用回收的旧橡胶、塑料制品，有利于环保，随着土工格室的进一步推广使用， 它必将成为软土地基加固的一种主要手段。

10 土工格室应用实例

广东省省道S366线，施工桩号K15+250～K17+100段，道路沿线处于滨海平原与低丘陵过渡地带，流塑状淤泥、淤泥质粘土、砂类土等软弱层分布广且厚度也较大，道路沿线河流、涌沟较多，在本项目中原路基填筑土体下部普遍分布流塑状淤泥、软塑状淤泥质土，它具有含水量高，孔隙比大，高压缩性和强度低的特点，极易引起路基和桥涵工程的沉降，存在路基不稳定等不良影响。

该项目在旧路施工时未进行软处理，由于道路改造需要，将旧路两侧加宽2.75m硬路肩，考虑旧路未进行软基处理，经相关专家建议路基两侧采用土工格室+级配碎石进行处理。下图2为施工人员进行土工格室插销对接处理。

图2 施工人员进行土工格室对接插销

在对旧路进行土工格室加宽段施工时，新旧路基土工格室搭接宽度为2m，下图3为施工人员对搭接后土工格室进行锚固。

图3 施工人员设置锚固钢筋

以上路段在施工通车后半年由相关专业人员对加宽路段施工质量进行检测未发现明显下沉、开裂等相关病害，行车平稳。由此可见采用土工格室对该路段软基处理效果良好。

参考文献

[1] JT/T 513～521-2004，公路工程土工合成材料等九项[S].

[2] 苏谦，蔡英.土工格栅、格室和筋砂垫层大模型试验及抗变形能力分析[J].西南交通大学学报，2001，2.

[3] 曾锡庭，于志强.土工格室及其应用[J].中国港湾建设，2001第2期.

[4] 杨晓华，土工格室加固饱和黄土地基性状及承载力[J].长安大学学报（自然科学版）.

道路工程土工合成材料范文第4篇

关键词： 高速公路；软基；拓宽处理；施工技术；粉喷桩；土工合成材料

近年来,我国高速公路建设发展迅猛。由于受建设时社会经济水平、技术水平和建设理念的制约,有一部分高速公路已不能适应社会经济与交通量快迅增长的要求,急需拓宽改建。然而,在华南地区已建成使用的高速公路大部分建在软土地基上,在拓宽改建中,必将面临现行规范中暂未涉及的新老路基的协调变形及整体稳定性的问题。因此,本文将从华南地区软土地基上某高速公路路基拓宽的施工技术以及成功经验入手,对高速公路软基拓宽工程的处理方法和一些关键技术进行总结与探讨,以使拓宽后的路基具有良好工作性能和使用性能。

1 软基上路基拓宽关键技术

软土地基上高速公路路基拓宽关键技术可归纳为:通过对既有软基上高速公路路基沉降观测分析,合理选择拓宽路基范围的软基处理方法;采取复合地基处理措施,减少新老路基差异沉降,以构造措施提高新老路基整体性和抗裂能力。

1.1 已建老路基沉降观测

一般来说既有高速公路的交通量是已知的,因此,我们不仅可以提前预测既有高速公路改扩建的大概时间,也可通过提前对既有软基上高速公路路基的沉降观测,并收集分析既有软基上高速公路路基在改扩建时的工后沉降资料,为工程技术人员合理选择拓宽路基范围的软基处理方法和沉降值提供重要设计依据,从而减小新老路基差异沉降。

1.2 新路基复合地基处理方法

一般情况,既有软基上高速公路路基沉降,一方面取决于原软基处理方法和工后时间长短等,另一方面也取决于原软基处理的质量和效果。因此,选择拓宽路基范围的软基处理方法和沉降值时,不能仅凭原软基处理方法或工后时间,而应依据既有路基在改扩建时的工后沉降,并遵守尽量减小新老路基差异沉降的原则,合理选择拓宽路基范围的软基处理方法、处理深度或间距。复合地基设计时应注意以下问题:

(1) 复合地基在横断面方向的处理范围应考虑老路基的沉降特点,宜尽量处理至老路基边缘附近。

(2) 混凝土桩(尤其是CFG桩、预应力管桩) 的桩底不应放置在承载力较高的持力层上(除既有路基沉降已稳定外) ,否则,新老路基难于变形协调,差异沉降将导致新老路基产生裂缝。

(3) 复合地基的桩顶上应设置加筋垫层。加筋材料宜尽量铺设至老路基内。加筋材料宜选用高强度高模量的材料,提高其变形协调能力,预防因差异沉降引起新老路基结合面的开裂。

(4) 新路基复合地基承载力的确定应综合考虑老路基工后沉降的时间效应,使拓宽后老路基沉降处于主动带动新路基一起沉降的状态,减小老路基顶面产生裂缝的机会。

1.3 提高新老路基整体性和抗裂能力

软土地基上路基拓宽后,新老路基之间必然存在差异沉降。除采取复合地基技术措施外,还应采取其它有效的技术措施,保证新老路基的良好衔接,使其成为一个整体,从而提高新老路基之间的变形协调能力和路基填土的抗裂缝能力。具体技术措施为:

(1) 自老路基的硬路肩外边缘或内边缘开始,按较陡的坡率(1∶0. 5) ,将原路基边坡挖成一定宽度的台阶。

(2) 为提高新老路基变形协调能力和整体性,在新老路基的底部和顶部铺设高强度高模量的加筋材料(如钢筋网、钢塑复合土工格栅、玻纤土工格栅等) 。在新路基路床顶以下约1. 2 m 的路基顶部宜铺设40～50 cm 厚的级配碎石或砂砾等加筋垫层,以阻断路床以下路基可能发生的裂缝反射至路床和提高路基顶部填土的抗裂能力。

2 工程概况

某高速公路位于珠三角地区，原设计路面为四车道。近年来，该道路交通量急剧增加，需要对该路进行拓宽，改造成8车道。拓宽的路线内有总长约4 km的软基，原公路软基已采用了袋装砂井进行处理，且有10年的固结时间。原路基两侧加宽后，新、旧软基固结状态不同，不可避免地产生不均匀沉降，若差异沉降量过大，将造成新旧路面结合处纵向裂缝，破坏路面结构。经研究，选用了粉喷桩加土工合成材料，加固拓宽部份的新软基。并选择了典型断面，布置了多种应力应变观测仪器，进行道路拓宽施工期的跟踪安全监测控制，指导全线施工。

3 拓宽新路基的处理

3.1 路基工程地基条件

钻探查明，新路基地质情况自上而下为：①素填土，层厚1.3~2.9 m，该层土的物理力学性质较好，主要由原道路路基施工生成；②淤泥，层厚3.2~5.9m，灰黑色，流塑，含少量腐植物，夹薄层粉砂，其含水量高，为57.7％ ，压缩性大，压缩系数为1.157，土的抗剪强度低，无侧限抗压强度为61.kPa，该层是加固处理和稳定与变形控制的主要层次；③粉质粘土，层厚3.3 m左右，灰色、软塑，部分夹中砂，其含水量为22.2％ ，压缩系数为0.282，为中等压缩性；④全风化砂岩，钻探未打穿。

3.2 拓宽方案

拓宽新路基初设拟采用袋装砂井加砂垫层进行软基加固处理，路基填筑施工时间约需4~6月，预压期及沉降变形稳定期还要一年以上，由于工程工期紧，经设计优化，最后确定采用粉喷桩加一层土工格栅和一层土工布加固处理拓宽新路基。

3.3 设计参数的确定

粉喷桩设计桩长7.0~8.0 m (以打穿淤泥层为准)，桩径为50 cm，桩间距1.2 m，三角形布桩，土工格栅与土工布之间为50 cm的砂性土。拓宽部分的开挖以及粉喷桩、土工格栅与土工布的布置示意剖面见图1。

4 拓宽路基的施工技术

4.1 路基边坡开挖施工技术

在边坡开挖施工前，有以下几个施工技术问题需要考虑，并要在施工中得到解决，第一，某高速公路拓宽场地狭小；第二，减少新路基的沉降变形以及边坡开挖程度对老路堤的稳定影响；第三，华南地区为多雨地区，如何保证开挖过程中暴露路堤土层受雨水的渗入而不影响施工和新路堤填筑质量，经认真研究，决定实施边坡开挖分二次进行。第一次按1：0.8的边坡进行开挖，边开挖边做好防护工作，即在开挖的边坡上铺上一层防水薄膜，以防止雨水渗入，确保路基和边坡的稳定。开挖完毕后，用开挖出来的土方进行路基预填压实，形成一个工作面，进行边坡外侧(靠新路基坡脚一侧)粉喷桩的施工，边坡外侧粉喷桩施工完毕，检验合格后，进行老路肩边坡第二次开挖，开挖边坡为1：0.5，同时做好防护工作。第二次开挖完毕后，平整压实，再进行第二次新开挖工作面的路基粉喷桩的施工。

4.2 粉喷桩的施工技术

采用GPP一5B型粉喷桩机，其设备转速为500转／min，罐压为0.3 MPa，管压为0.2 MPa。该搅拌桩为单头桩机，施工形成的桩径为50 cm，施工桩长7.0～8.0 m (以桩尖落在粉质粘土层为准)。搅拌材料为32.5号普通硅酸盐水泥，施工前先在室内进行水泥土的最佳配比试验。本工程确定的水泥土最佳掺人比为15％ ，即设计喷灰量为50 kg／m。现场成桩施工工艺为两搅两喷，即一搅下沉至桩底，上提复搅喷灰；二搅下沉并喷灰至桩底，上提为复搅，形成两搅两喷的施工工艺，搅拌下沉速度为1.0 m／min；上提速度为0.8 m／min。

4.3 土工格栅和土工布的施工技术

土工合成材料加筋处理可有效地调整桩土应力分配，减少不均匀沉降，增加地基的抗滑稳定性，同时可以减少侧向挤出量，加快填土速度。在粉喷桩施工完毕后，即进行土工布和土工格栅的铺设，第一层铺设土工布；第二层为土工格栅，两层之间填50 cm的砂性土。土工布和土工格栅都采用横向铺设，搭接宽度大于20 cm。土工布铺设时采用先锚固一端，待土工布铺平后再锚固另一端。另外，在用粉喷桩处理的新路基与老路基交界处，不管是土工布和土格栅都以纵向铺设作为过渡衔接，过渡长度为伸入未打粉喷桩老路基10 m，横向与纵向的衔接位置土工布和土工格栅用 的钢筋加工成u型扣进行锚固。为了防止机动车辆直接在土工合成材料上行驶，以及防止阳光紫外线的曝晒而使其性能老化。当土工布和土工格栅铺设完毕后尽快填土隐蔽。

5 监测成果分析

施工中埋设了应力应变监测仪器，土压力计、表面沉降板、深层侧向位移(测斜)等，以研究拓宽加固软基效果。

本工程施工期加预压期共120天左右，应力应变监测成果见表1。施工期最大沉降速率只有8.0mm／d，根据有关文献报导的工程实践经验，此沉降速率容许值不大，地基变形处于容许状态。路基土固结度为94.4％ ，表明土体只用4个月主固结已经完成。倘若用老路基的砂井排水预压法，土体要达到80％ 以上的固结程度需一年以上的时间，两相比较可以看出本加固方法的优越性。从深层侧向位移(测斜)，地表路基土工合成材料交接面上的侧向水平位移量与最大侧向水平位移相比减少27％ ，说明了土工合成材料约束了地基变形，减少了侧向挤出量，对地基稳定有利。对于桩土应力比，在江浙以及珠江三角洲沿海地区 ，桩土应力比一般在2～16之间，大部分工程测值在8～15之间。本工程地处珠江三角洲，测到的桩土应力比只有3.29，主要是土工布和土工格栅均化了地基应力，使得桩土应力比值较低。说明拓宽方案采用粉喷桩加土工格栅和土工布加固软基，施工技术是正确的，效果非常明显。

表1 应力应变监测成果汇总表

6 结束语

道路工程土工合成材料范文第5篇

关键词：道路工程；软土地基；技术方法

一、软土地基技术的意义

在道路工程的施工过程中经常会遇到一些软土地基，这些软土由于具有透水性差、含水量高、压缩性高、抗剪强度低以及流变性显著等特点，容易出现破坏和失稳情况，需要在软土地基上进行路基施工都要进行相应的处理措施来改变地基土壤的特性，来满足道路工程对于地基的稳定要求程度。

路基修筑在软土上会由于剩余沉降或者是不均匀沉降而产生各种失稳和破坏现象，这其中最为严重的就是路基整体上的坍塌，在影响道路工程结构的同时，危害到工程安全和交通安全。因此，保证软土地基的技术的要求就具有十分重要的现实意义，如果在施工过程中不对软土地基加以处理，容易发生路基稳定性变差或者是出现沉陷的问题，通行道路被破坏从而影响车辆的正常通行。

二、软土地基处理方法的发展

（一）地基处理机械的发展

（1）深层搅拌机由前几年的单轴深层搅拌机和固定双轴搅拌机、浆液喷射和粉体喷射深层搅拌机，到近年来研制成功可变距双轴深层搅拌轴深层搅拌机可以同时使用浆液喷射和粉体喷射的深层搅拌机。

（2）高压喷射注浆机械新的高压喷射设备的出现，如井口传动由液压代替机械，改进了气、水、浆液的轴送装置，提高了喷射压力，增加了对地层的冲切搅拌能力；水平旋喷机械的成功应用，使高压喷射注浆法进一步扩大了应用范围。

（3）应用于排水固结法的塑料排水带抽带机的出现大大提高工作效率。

（二）地基处理材料的发展

（1）土工合成材料针刺型土工织物、无纺土工织物，PVC、EP、EVA等各种新型材料的土工膜，粘土衬垫（GCL）以及塑料排水板的广泛使用带来了良好的经济效益和社会效应。

（2）灌浆材料无机灌浆材料研究出超细、干磨、湿磨水泥、稳定浆液、膏状浆液等；有机化灌浆材料研究出丙烯酸盐、酸性水玻璃、环氧、聚氨脂等。

三、道路软土地基的危害

勘察设计不详细或不准确，导致对应该做软基处理的地段未做处理设计； 已知是软土地基，但是未做好软土地基处理，造成路堤失稳或危及线外建筑物； 虽然做了软土地基处理，但是措施不力，施工不当造成路堤失稳； 堆料不当，未按规定分层填筑，填土过快，碾压不当，造成路堤失稳； 扰动“硬壳层”或填筑不当，使“硬壳层”遭受破坏，导致路堤失稳。

四、常见软土地基处理技术简况

（一）CFG桩在软弱地基处理中的应用

CFG（碎石粉煤灰混凝土桩）的前身是房建基础工程的沉管灌注桩。主要方法是通过锤击力、振动力、静压力将一端暂时堵住的无缝钢管沉入到地基中指定的位置，然后通过无缝钢管向地基中灌入搅拌好的混凝土，一边进行灌入振动，一边将钢管缓缓拔出，以此来形成钢筋笼与混凝同形成的桩柱。

此方法比较多应用于道路桥梁施工的过程中，在对道路施工的过程中使用此方法可以适当的将钢筋骨架取消，以此来降低工程造价（公路桥涵台背与涵洞基底对于承载力要求比较高，但是对于抗剪能力没有太高的要求），同时，在进行配比的过程中可以适当的根据实际情况来进行改变配合比，掺入一些粉煤灰来改善混凝土的和易性与工作性。

（二）水泥粉喷桩在软弱地基处理中的应用

1.水泥粉喷桩

水泥粉喷桩指的是利用水泥、石灰等材料作为主要固化剂，通过特定的搅拌器械将软土与固化剂进行均匀搅拌，利用固化剂与软土之间搅拌期间产生的一系列反应来让软土固化成为硬土，成为一种具有整体性、稳定性、强度的地基。此方法具有显著提高软弱地基承载力的效果，同时没有环境污染、施工过程中不需要大型施工器械，施工振动较小，无噪声等优点，因此被广泛应用于道路、桥梁工程软弱地基施工处理过程中。

2.水泥粉喷桩的施工步骤和工艺

粉喷桩的桩直径一般都是50cm，设计的管长必须能够穿透软土层并且达到持力层内部50cm以上，同时，控制好桩与桩之间的距离（1.1～1.2m），桩平面呈现三角形或者是矩形来进行布置，以增强桩的稳固性。同时，施工的过程必须严格按照施工过程进行施。

（三）软弱地基承台开挖支护技术

在道路桥梁施工过程中，软弱地基是不可避免的情况之一，在现有的软基开挖支护技术中有采用C20混凝土作为支挡，再在软弱地基中打入钢板桩等方法，其工作量大，施工选用难度系数高，且方法有待完善，因此，在软弱地基中打入钢板桩的方法脱颖而出，施工简便、安全稳定、造价低廉、施工时间短、反复利用等等都是其优点。

1.地基承台开挖支护技术

严格施工顺序要保证承台基坑开挖、防护功能的稳定实现，必须严格施工步骤进行施工：测量放养、钢板桩试拼、钢板桩插打施工、挖掘机开挖、人工清底、垫层及承台主体结构施工、钢板桩拔出、砼养护。严格控制开挖尺寸钢板桩可以反复使用，但是插打过深、挖掘开挖尺寸过大，都会影响到钢板桩的再次使用及施工，在现场实际施工的过程中，基坑开挖平面尺寸必须根据承台的大小来进行确定，加入基坑周围部分钢板桩在施工过程中被软基挤压变形，不能正常满足施工，则可以按照承台大小每边加宽1.0m进行设计，满足承台钢筋及模板安装。

2.基坑支护

基坑支护必须根据实际地质情况及施工要求来进行，一般基坑采用锁口拉伸钢板进行防护，整体钢板桩长度应该大于9m、宽度大于0.4m、厚度大约为0.1m。施工过程中严格执行钢结构施工的规定（内围檩采用28b工字钢，节点采用焊接技艺）。为了确保整体的稳定性，每层中间一道工字钢上面焊接型钢并将下一道工字钢用18#槽钢进行焊接。

（四）换填法

用好土全部或部分替换软土的方法，以达到保证路堤稳定性和降低沉降量的目的，换填土可以采用开挖和强制挤出两种方法施工。

全部开挖换填是在路堤全宽范围内将需要处理的软土层挖除，并置换以好土。这种方法适用于软土层厚为3m以内，路堤需在短期内填筑完成的情况下。部分开挖换填则是仅挖除表层最软弱部分的软土，换填以好土，使沉降量减少到可接受程度。

强制换填法是利用路堤填土重将软土从路堤下向两侧或前方挤出，或者通过爆破将软土从路堤下挤出。换填材料宜选用排水性能好，处于地下水位以下仍能保持有足够承载力的砂，砂砾及其他粗粒料。

（五）路基加筋法

通过在路基中埋入高强度、大韧性的土工聚合物、拉筋、受力杆件或柴（木）梢排等方法加强路基的自身强度，增加抵抗地基变形沉降的能力。

主要加固方法：加筋土路基、土工聚合物、土钉墙、土层锚杆、土钉、树根桩法、柴（木）梢排法。